Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0
En esta investigación se desarrolló el gemelo digital de un sistema de bombas múltiples con configuraciones en serie y en paralelo, basado en dos bombas centrífugas industriales idénticas disponibles en el laboratorio. Con ayuda de un PLC Se recopilaron datos experimentales mediante sensores de pres...
- Autores:
-
Carrillo Peña, Andrés Leonardo
Eugenio Barroso, Jeffer Sneider
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/12768
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/12768
- Palabra clave:
- Mechatronic
Digital twin
Centrifugal pump
Performance curve
Hydraulic machines
Pipelines
Pumping stations
Turbulence models
Electric motors
Cyber-physical systems
Boosters
Turbulence models
Mecatrónica
Máquinas hidráulicas
Tuberías
Estaciones de bombeo
Sistemas ciberfísicos
Impulsores
Modelos de turbulencia
Gemelo digital
Bomba centrífuga
Curva de rendimiento
Comsol
Modelos de turbulencia
Motores eléctricos
- Rights
- openAccess
- License
- http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/
| id |
UNAB2_401ab92df3d127ec45d57968ba989886 |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/12768 |
| network_acronym_str |
UNAB2 |
| network_name_str |
Repositorio UNAB |
| repository_id_str |
|
| dc.title.spa.fl_str_mv |
Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0 |
| dc.title.translated.spa.fl_str_mv |
Cyber-physical system for the simulation of multiple centrifugal pumps in variable configuration using industry 4.0 technologies |
| title |
Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0 |
| spellingShingle |
Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0 Mechatronic Digital twin Centrifugal pump Performance curve Hydraulic machines Pipelines Pumping stations Turbulence models Electric motors Cyber-physical systems Boosters Turbulence models Mecatrónica Máquinas hidráulicas Tuberías Estaciones de bombeo Sistemas ciberfísicos Impulsores Modelos de turbulencia Gemelo digital Bomba centrífuga Curva de rendimiento Comsol Modelos de turbulencia Motores eléctricos |
| title_short |
Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0 |
| title_full |
Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0 |
| title_fullStr |
Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0 |
| title_full_unstemmed |
Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0 |
| title_sort |
Sistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0 |
| dc.creator.fl_str_mv |
Carrillo Peña, Andrés Leonardo Eugenio Barroso, Jeffer Sneider |
| dc.contributor.advisor.spa.fl_str_mv |
Roa Prada, Sebastián Ardila Acuña, Víctor Ángel |
| dc.contributor.author.spa.fl_str_mv |
Carrillo Peña, Andrés Leonardo Eugenio Barroso, Jeffer Sneider |
| dc.contributor.cvlac.*.fl_str_mv |
https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000295523 https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001550622https://www.researchgate.net/profile/Victor_Ardila_Acuna |
| dc.contributor.cvlac.none.fl_str_mv |
Ardila Acuña, Víctor Ángel [0001550622] |
| dc.contributor.googlescholar.*.fl_str_mv |
https://scholar.google.es/citations?hl=es&user=xXcp5HcAAAAJ |
| dc.contributor.orcid.*.fl_str_mv |
https://orcid.org/0000-0002-1079-9798 |
| dc.contributor.scopus.*.fl_str_mv |
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=24333336800 |
| dc.contributor.researchgate.*.fl_str_mv |
https://www.researchgate.net/profile/Sebastian_Roa-Prada https://www.researchgate.net/profile/Victor_Ardila_Acuna |
| dc.contributor.researchgate.none.fl_str_mv |
Ardila Acuña, Víctor Ángel [Victor_Ardila_Acuna] |
| dc.contributor.linkedin.none.fl_str_mv |
Ardila Acuña, Víctor Ángel [ingvardila] |
| dc.subject.keywords.eng.fl_str_mv |
Mechatronic Digital twin Centrifugal pump Performance curve Hydraulic machines Pipelines Pumping stations Turbulence models Electric motors Cyber-physical systems Boosters Turbulence models |
| topic |
Mechatronic Digital twin Centrifugal pump Performance curve Hydraulic machines Pipelines Pumping stations Turbulence models Electric motors Cyber-physical systems Boosters Turbulence models Mecatrónica Máquinas hidráulicas Tuberías Estaciones de bombeo Sistemas ciberfísicos Impulsores Modelos de turbulencia Gemelo digital Bomba centrífuga Curva de rendimiento Comsol Modelos de turbulencia Motores eléctricos |
| dc.subject.lemb.spa.fl_str_mv |
Mecatrónica Máquinas hidráulicas Tuberías Estaciones de bombeo Sistemas ciberfísicos Impulsores Modelos de turbulencia |
| dc.subject.proposal.spa.fl_str_mv |
Gemelo digital Bomba centrífuga Curva de rendimiento Comsol Modelos de turbulencia Motores eléctricos |
| description |
En esta investigación se desarrolló el gemelo digital de un sistema de bombas múltiples con configuraciones en serie y en paralelo, basado en dos bombas centrífugas industriales idénticas disponibles en el laboratorio. Con ayuda de un PLC Se recopilaron datos experimentales mediante sensores de presión y caudal para calibrar el gemelo digital y así el sistema simulado pueda predecir la respuesta en condiciones de operación cambiantes. El entorno de simulación se desarrolló con la ayuda de un programa informático comercial de dinámica de fluidos computacional COMSOL. En TIA portal se diseñó una interfaz HMI que contiene el valor de las variables sensadas y muestra el comportamiento de la variable de proceso (caudal) ante los cambios de setpoint que se ingresen. Al proceso se le realiza un control PID gracias a dos variadores SINAMICS V20 conectados a las bombas. Los datos obtenidos luego de varias pruebas se compararon con el modelo simulado para validar finalmente el gemelo digital. |
| publishDate |
2021 |
| dc.date.accessioned.none.fl_str_mv |
2021-03-26T22:03:59Z |
| dc.date.available.none.fl_str_mv |
2021-03-26T22:03:59Z |
| dc.date.issued.none.fl_str_mv |
2021-03-09 |
| dc.type.driver.none.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| dc.type.local.spa.fl_str_mv |
Trabajo de Grado |
| dc.type.coar.none.fl_str_mv |
http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f |
| dc.type.redcol.none.fl_str_mv |
http://purl.org/redcol/resource_type/TP |
| format |
http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f |
| dc.identifier.uri.none.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/20.500.12749/12768 |
| dc.identifier.instname.spa.fl_str_mv |
instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB |
| dc.identifier.reponame.spa.fl_str_mv |
reponame:Repositorio Institucional UNAB |
| dc.identifier.repourl.spa.fl_str_mv |
repourl:https://repository.unab.edu.co |
| url |
http://hdl.handle.net/20.500.12749/12768 |
| identifier_str_mv |
instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB reponame:Repositorio Institucional UNAB repourl:https://repository.unab.edu.co |
| dc.language.iso.spa.fl_str_mv |
spa |
| language |
spa |
| dc.relation.references.spa.fl_str_mv |
[1] Europump, Variable speed pumping - A guide to Successful Aplications, 2015. [2] B. D. M. D. Chris MacDonald, «Creando un gemelo digital para una bomba,» ANSYS ADVANTAGE, p. 3, 2017. [3] T. L. E. H. C. Y. H. J. L. T. Y. Jiehan Zhou, «CloudThings: a Common Architecture for Integrating,» IEEE, p. 7, 2013 [4] P. Hehenberger y D. Bradley, Mechatronic Futures, Springer, 2016. [5] R. V. M. Pérez, «FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS,» de Bombas hidráulicas rotodinámicas: teoría y aplicaciones, Medellín, Sin definir, 2007 [6] K. M. Alastal y M. Y. Mousa, «Experiment (10): Series and parallel pumps,» de Fluid Mechanics Lab, 2014 [7] C. F. J. Saavedra, «MODELING AND OPTIMAL CONTROL OF A VARIABLESPEED CENTRIFUGAL PUMP WITH A PIPELINE» ASME DIGITAL COLLECTION, p. 14, 2016. [8] J. B. Sanchéz, «Implementación de un gemelo digital en un proceso de control industrial a partir del análisis de indicadores y modelos predictivos.,» UVa doc , 2018 [9] U. N. E. d. Táchira, «Marco Teórico,» [En línea]. Available: http://www.unet.edu.ve/~maqflu/doc/LAB-1-95.htm. [Último acceso: 15 Febrero 2019]. [10] QuimiNet, «Usos y aplicaciones de las bombas centrífugas,» [En línea]. Available: https://www.quiminet.com/articulos/usos-y-aplicaciones-de-lasbombas-centrifugas-26787.htm. [Último acceso: 15 Febrero 2019]. [11] Intercal, «Funcionamiento de bombas centrífugas,» [En línea]. Available: https://bombas-intercal.com/bombas-centrifugas-funcionamiento/. [Último acceso: 15 Febrero 2019]. [12] K. Shaw y J. Fruhlinger, «NetworkWorld,» [En línea]. Available: https://www.networkworld.com/article/3280225/internet-of-things/what-isdigital-twin-technology-and-why-it-matters.html. [Último acceso: 15 Febrero 2019]. [13] N. Hernandez, «'Digital Twin': Los objetos físicos buscan a su gemelo digital,» 16 Marzo 2018. [En línea]. Available: https://www.nobbot.com/negocios/digitaltwin-los-objetos-fisicos-buscan-a-su-gemelo-digital/. [Último acceso: 15 Febreo 2019]. [14] C. Jaimes, S. Roa, J. Maradey, 2016. “Modeling and optimal control of a variable-speed cetrifugal pump with a pipeline”.Proceeding ASME 2016 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Phoenix, Paper No. IMECE2016-67992 [15] Grundfos, Pump Handbook, 2016 [16] Krause, P.C., O. Wasynczuk, and S.D. Sudhoff, Analysis of Electric Machinery, IEEE® Press, 2002. [17] E. Cavazzana, 2007, "Comparison of White box and black box models of a real hydraulic pumping system using a variable speed drive," COBEM 2007 [18] Pedrollo, Centrifugal pump 620 CP, Pedrollo, 2009. https://www.pedrollo.com. [19] M. Tabatabaian, CFD Module, Turbulent Flow Modeling, Mercury Learning and Information, 2015 [20] [21] A. A. M. Vesga, Análisis Cfd De Una Bomba Centrífuga Industrial, [21] Bucaramanga, 2019. P. (2019, 30 abril). Cálculo de pérdidas de carga. Pirobloc. https://www.pirobloc.com/blog-es/calculo-perdidas-carga/ [22] Fundación Tekniker. (s.f.). Tekniker. Obtenido de MEMBER OF BASQUE RESEARCH & TECHNOLOGY ALLIANCE: https://www.tekniker.es/es/sistemas-ciber-fisicos [23] Tecnologia para los negocios. (s.f.). Obtenido de Sistemas Ciberfísicos: la respuesta a las necesidades de la sociedad y la industria: https://ticnegocios.camaravalencia.com/servicios/tendencias/sistemasciberfisicos-la-respuesta-a-las-necesidades-de-la-sociedad-y-la-industria/ [24] Hernandez, N. (16 de Marzo de 2018). NOBBOT. Obtenido de Tecnologia para las personas: https://www.nobbot.com/negocios/digital-twin-los-objetos-fisicosbuscan-a-su-gemelo-digital/ [25] Marques, J. (s.f.). Blog SEAS. Obtenido de https://www.seas.es/blog/automatizacion/el-gemelo-digital/ |
| dc.rights.uri.*.fl_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/ |
| dc.rights.local.spa.fl_str_mv |
Abierto (Texto Completo) |
| dc.rights.accessrights.spa.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
| dc.rights.creativecommons.*.fl_str_mv |
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia |
| rights_invalid_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/ Abierto (Texto Completo) http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.mimetype.spa.fl_str_mv |
application/pdf |
| dc.coverage.spatial.spa.fl_str_mv |
Colombia |
| dc.coverage.campus.spa.fl_str_mv |
UNAB Campus Bucaramanga |
| dc.publisher.grantor.spa.fl_str_mv |
Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB |
| dc.publisher.faculty.spa.fl_str_mv |
Facultad Ingeniería |
| dc.publisher.program.spa.fl_str_mv |
Pregrado Ingeniería Mecatrónica |
| institution |
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB |
| bitstream.url.fl_str_mv |
https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/1/2021_Tesis_Andres_Leonardo_Carrillo_Pe%c3%b1a.pdf https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/2/2021_Licencia_Andres_Leonardo_Carrillo_Pe%c3%b1a.pdf https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/3/license.txt https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/4/2021_Tesis_Andres_Leonardo_Carrillo_Pe%c3%b1a.pdf.jpg https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/5/2021_Licencia_Andres_Leonardo_Carrillo_Pe%c3%b1a.pdf.jpg |
| bitstream.checksum.fl_str_mv |
c132e2024639c7dbb75ae7d143a3bffc 20587f0f679c28c281ab580f92a68b86 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 bdad0039bc2ca236f6027effea88e234 fffe06c7e4a33d05a36bdbf425167c55 |
| bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB |
| repository.mail.fl_str_mv |
repositorio@unab.edu.co |
| _version_ |
1814277277939138560 |
| spelling |
Roa Prada, Sebastiándd399662-c4ef-4825-81c2-4d5982b995c7-1Ardila Acuña, Víctor Ángelaba34d6d-5cb2-4cfd-b79c-e37837cd9df7-1Carrillo Peña, Andrés Leonardo0f10412c-4782-4cd0-95cc-f2bb47b48491-1Eugenio Barroso, Jeffer Sneider3c3a64e3-7943-4a2f-a522-9aa6eb778b85-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000295523https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001550622https://www.researchgate.net/profile/Victor_Ardila_AcunaArdila Acuña, Víctor Ángel [0001550622]https://scholar.google.es/citations?hl=es&user=xXcp5HcAAAAJhttps://orcid.org/0000-0002-1079-9798https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=24333336800https://www.researchgate.net/profile/Sebastian_Roa-Pradahttps://www.researchgate.net/profile/Victor_Ardila_AcunaArdila Acuña, Víctor Ángel [Victor_Ardila_Acuna]Ardila Acuña, Víctor Ángel [ingvardila]ColombiaUNAB Campus Bucaramanga2021-03-26T22:03:59Z2021-03-26T22:03:59Z2021-03-09http://hdl.handle.net/20.500.12749/12768instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coEn esta investigación se desarrolló el gemelo digital de un sistema de bombas múltiples con configuraciones en serie y en paralelo, basado en dos bombas centrífugas industriales idénticas disponibles en el laboratorio. Con ayuda de un PLC Se recopilaron datos experimentales mediante sensores de presión y caudal para calibrar el gemelo digital y así el sistema simulado pueda predecir la respuesta en condiciones de operación cambiantes. El entorno de simulación se desarrolló con la ayuda de un programa informático comercial de dinámica de fluidos computacional COMSOL. En TIA portal se diseñó una interfaz HMI que contiene el valor de las variables sensadas y muestra el comportamiento de la variable de proceso (caudal) ante los cambios de setpoint que se ingresen. Al proceso se le realiza un control PID gracias a dos variadores SINAMICS V20 conectados a las bombas. Los datos obtenidos luego de varias pruebas se compararon con el modelo simulado para validar finalmente el gemelo digital.INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 2 1. OBJETIVOS .......................................................................................................... 3 1.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................... 3 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 3 2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................ 4 2.1. BOMBA CENTRÍFUGA .................................................................................. 4 2.1.1. FUNCIONAMIENTO ................................................................................ 4 2.1.2. PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA ............................................. 5 2.2. RENDIMIENTO OPERATIVO. ........................................................................ 6 2.2.1. CURVAS CARACTERÍSTICAS. .............................................................. 6 2.2.2. PUNTO DE OPERACIÓN. ....................................................................... 8 2.2.3. LEYES DE AFINIDAD ............................................................................. 9 2.3. OPERACIÓN MÚLTIPLES BOMBAS CENTRIFUGAS. ............................... 10 2.3.1. BOMBAS EN SERIE. ............................................................................. 10 2.3.2. BOMBAS EN PARALELO. .................................................................... 12 2.4. ANÁLISIS DE FLUJO TURBULENTO .......................................................... 13 2.4.1. ECUACIONES PARA EL ANÁLISIS DE FLUJO TURBULENTO. ........ 13 2.4.2. MODELOS DE TURBULENCIA. ........................................................... 14 2.4.3. ESTUDIO DE ROTOR CONGELADO. .................................................. 16 2.5. SISTEMAS CIBER-FÍSICOS. ....................................................................... 16 2.5.1. GEMELO DIGITAL. ............................................................................... 18 2.5.2. LIGADOS AL INTERNET DE LAS COSAS ........................................... 19 3. METODOLOGÍA (DESARROLLO Y DISEÑOS) .................................................. 20 3.1. PLAN DE PRUEBAS. ................................................................................... 21 4. DIMENSIONAMIENTO BANCO DE PRUEBAS. ................................................. 23 4.1. SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS PRIMARIOS Y TERCIARIOS DE CONTROL. ............................................................................................................. 24 4.1.1. BOMBA CENTRIFUGA PEDROLLO CP 620 ........................................ 24 4.1.2. ELEMENTOS PRIMARIOS DE CONTROL. .......................................... 25 4.1.3. ELEMENTOS FINALES DE CONTROL. ............................................... 26 4.1.4. PANEL DE CONTROL. ......................................................................... 27 5. MODELO MATEMÁTICO. ................................................................................... 28 5.1. MODELO DEL MOTOR ELÉCTRICO ASÍNCRONO. ................................... 28 5.3. PÉRDIDAS EN TUBERÍA. ............................................................................ 31 5.4. REPRESENTACIÓN EN ESPACIO DE ESTADOS. ..................................... 33 6. DISEÑO DE CONTROLADORES. ...................................................................... 37 6.1. CONTROLADORES PARA LA CONFIGURACIÓN DE BOMBAS EN SERIE. 38 6.2. CONTROLADORES PARA LA CONFIGURACIÓN DE BOMBAS EN PARALELO. ............................................................................................................ 40 6.3. IMPLEMENTACIÓN DE CONTROLADORES EN SIMULINK. ..................... 41 6.3.1. CONTROLADOR PID (PSEUDO). ......................................................... 41 6.3.2. CONTROLADOR PI. .............................................................................. 42 6.3.3. CONTROLADOR I-PD (2DOF). ............................................................. 43 7. CREACIÓN DEL GEMELO DIGITAL. .................................................................. 44 7.1. ENTORNO DE SIMULACIÓN. ..................................................................... 44 7.2. CONSTRUCCIÓN DEL MODELO EN CAD. ................................................ 44 7.2.1. RODETE. ............................................................................................... 44 7.2.2. CARCASA. ............................................................................................ 45 7.2.3. ENSAMBLE DE COMPONENTES BOMBA CENTRIFUGA. ................. 46 7.3. PLANTEAMIENTO DE PARÁMETROS Y VARIABLES DEL SISTEMA. ...... 47 7.4. SELECCIÓN DE LA FÍSICA Y MODELO DE TURBULENCIA. .................... 48 7.5. RESTRICCIONES DEL SISTEMA. .............................................................. 48 7.5.1. CONDICIÓN DE PARED. ...................................................................... 48 7.5.2. CONDICIONES DE ENTRADA Y SALIDA DEL SISTEMA ................... 49 7.5.3. CONTINUIDAD DE FLUJO.................................................................... 50 7.6. CREACIÓN DEL MALLADO......................................................................... 51 7.7. BARRIDO PARAMÉTRICO. ......................................................................... 52 7.8. RECOPILACIÓN DE DATOS. ...................................................................... 52 8. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL A BANCO DE PRUEBAS. .. 53 8.1. CARACTERIZACIÓN DE SENSORES......................................................... 54 8.1.1. SENSOR DE PRESIÓN. ........................................................................ 54 8.1.2. SENSOR DE CAUDAL. ......................................................................... 55 8.2. PROTOCOLO USS ...................................................................................... 56 8.3. BLOQUE PID. .............................................................................................. 59 8.4. INTERFAZ HMI. ........................................................................................... 62 9. RESULTADOS Y EVIDENCIAS. ......................................................................... 63 9.1. CONSTRUCCIÓN DEL BANCO DE PRUEBAS DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS. ..................................................................................................... 63 9.2. ANÁLISIS DE CONVERGENCIA DEL MODELO DIGITAL. ......................... 65 9.2.1. CAMPO DE VELOCIDAD ...................................................................... 65 9.2.2. CAMPO DE PRESIÓN. .......................................................................... 67 9.3. CURVAS DE RENDIMIENTO. ...................................................................... 68 9.3.1. CONFIGURACIÓN DE TUBERÍA EN PARALELO. .............................. 70 9.3.2. CONFIGURACIÓN DE TUBERÍAS EN SERIE. ..................................... 71 9.4. VALIDACIÓN Y COMPARACIÓN. ............................................................... 71 9.5. VARIACIONES DE FLUJO INTERFAZ HMI. ................................................ 74 10. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ...................................................................... 75 11. CONCLUSIONES ............................................................................................ 76 12. REFERENCIAS ............................................................................................... 77 13. ANEXOS .......................................................................................................... 79 13.1. DATOS EXPERIMENTALES .................................................................... 79 13.2. INVENTARIO DE ACCESORIOS DE TUBERÍA DEL BANCO ................. 80 13.3. TRANSMISOR DE PRESION PIXSYS 92009 .......................................... 80 13.4. TRANSMISOR DE CAUDAL SBN446 ...................................................... 81 13.5. VARIADOR DE FRECUENCIA SIMENS V20 ........................................... 82 13.6. DIAGRAMA DE CABLEADO PLC 1214C ................................................. 83 13.7. FALLO ENCONTRADO EN CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN USS 83 13.8. CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN EL SISTEMA ............................................ 83PregradoIn this investigation, the digital twin of a multi-pump system with serial and parallel configurations was developed, based on two identical industrial centrifugal pumps available in the laboratory. With the help of a PLC Experimental data was collected using pressure and flow sensors to calibrate the digital twin and thus the simulated system can predict the response in changing operating conditions. The simulation environment was developed with the help of a commercial computer program of COMSOL computational fluid dynamics. In the TIA portal, an HMI interface was designed that contains the value of the sensed variables and shows the behavior of the process variable (flow) in the face of the setpoint changes that are entered. The PID control process is carried out thanks to two SINAMICS V20 drives connected to the pumps. The data obtained after several tests were compared with the simulated model to finally validate the digital twin.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaSistema ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración variable mediante tecnologías de industria 4.0Cyber-physical system for the simulation of multiple centrifugal pumps in variable configuration using industry 4.0 technologiesIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicDigital twinCentrifugal pumpPerformance curveHydraulic machinesPipelinesPumping stationsTurbulence modelsElectric motorsCyber-physical systemsBoostersTurbulence modelsMecatrónicaMáquinas hidráulicasTuberíasEstaciones de bombeoSistemas ciberfísicosImpulsoresModelos de turbulenciaGemelo digitalBomba centrífugaCurva de rendimientoComsolModelos de turbulenciaMotores eléctricos[1] Europump, Variable speed pumping - A guide to Successful Aplications, 2015.[2] B. D. M. D. Chris MacDonald, «Creando un gemelo digital para una bomba,» ANSYS ADVANTAGE, p. 3, 2017.[3] T. L. E. H. C. Y. H. J. L. T. Y. Jiehan Zhou, «CloudThings: a Common Architecture for Integrating,» IEEE, p. 7, 2013[4] P. Hehenberger y D. Bradley, Mechatronic Futures, Springer, 2016.[5] R. V. M. Pérez, «FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS,» de Bombas hidráulicas rotodinámicas: teoría y aplicaciones, Medellín, Sin definir, 2007[6] K. M. Alastal y M. Y. Mousa, «Experiment (10): Series and parallel pumps,» de Fluid Mechanics Lab, 2014[7] C. F. J. Saavedra, «MODELING AND OPTIMAL CONTROL OF A VARIABLESPEED CENTRIFUGAL PUMP WITH A PIPELINE» ASME DIGITAL COLLECTION, p. 14, 2016.[8] J. B. Sanchéz, «Implementación de un gemelo digital en un proceso de control industrial a partir del análisis de indicadores y modelos predictivos.,» UVa doc , 2018[9] U. N. E. d. Táchira, «Marco Teórico,» [En línea]. Available: http://www.unet.edu.ve/~maqflu/doc/LAB-1-95.htm. [Último acceso: 15 Febrero 2019].[10] QuimiNet, «Usos y aplicaciones de las bombas centrífugas,» [En línea]. Available: https://www.quiminet.com/articulos/usos-y-aplicaciones-de-lasbombas-centrifugas-26787.htm. [Último acceso: 15 Febrero 2019].[11] Intercal, «Funcionamiento de bombas centrífugas,» [En línea]. Available: https://bombas-intercal.com/bombas-centrifugas-funcionamiento/. [Último acceso: 15 Febrero 2019].[12] K. Shaw y J. Fruhlinger, «NetworkWorld,» [En línea]. Available: https://www.networkworld.com/article/3280225/internet-of-things/what-isdigital-twin-technology-and-why-it-matters.html. [Último acceso: 15 Febrero 2019].[13] N. Hernandez, «'Digital Twin': Los objetos físicos buscan a su gemelo digital,» 16 Marzo 2018. [En línea]. Available: https://www.nobbot.com/negocios/digitaltwin-los-objetos-fisicos-buscan-a-su-gemelo-digital/. [Último acceso: 15 Febreo 2019].[14] C. Jaimes, S. Roa, J. Maradey, 2016. “Modeling and optimal control of a variable-speed cetrifugal pump with a pipeline”.Proceeding ASME 2016 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Phoenix, Paper No. IMECE2016-67992[15] Grundfos, Pump Handbook, 2016[16] Krause, P.C., O. Wasynczuk, and S.D. Sudhoff, Analysis of Electric Machinery, IEEE® Press, 2002.[17] E. Cavazzana, 2007, "Comparison of White box and black box models of a real hydraulic pumping system using a variable speed drive," COBEM 2007[18] Pedrollo, Centrifugal pump 620 CP, Pedrollo, 2009. https://www.pedrollo.com.[19] M. Tabatabaian, CFD Module, Turbulent Flow Modeling, Mercury Learning and Information, 2015[20] [21] A. A. M. Vesga, Análisis Cfd De Una Bomba Centrífuga Industrial,[21] Bucaramanga, 2019. P. (2019, 30 abril). Cálculo de pérdidas de carga. Pirobloc. https://www.pirobloc.com/blog-es/calculo-perdidas-carga/[22] Fundación Tekniker. (s.f.). Tekniker. Obtenido de MEMBER OF BASQUE RESEARCH & TECHNOLOGY ALLIANCE: https://www.tekniker.es/es/sistemas-ciber-fisicos[23] Tecnologia para los negocios. (s.f.). Obtenido de Sistemas Ciberfísicos: la respuesta a las necesidades de la sociedad y la industria: https://ticnegocios.camaravalencia.com/servicios/tendencias/sistemasciberfisicos-la-respuesta-a-las-necesidades-de-la-sociedad-y-la-industria/[24] Hernandez, N. (16 de Marzo de 2018). NOBBOT. Obtenido de Tecnologia para las personas: https://www.nobbot.com/negocios/digital-twin-los-objetos-fisicosbuscan-a-su-gemelo-digital/[25] Marques, J. (s.f.). Blog SEAS. Obtenido de https://www.seas.es/blog/automatizacion/el-gemelo-digital/ORIGINAL2021_Tesis_Andres_Leonardo_Carrillo_Peña.pdf2021_Tesis_Andres_Leonardo_Carrillo_Peña.pdfTesisapplication/pdf6963125https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/1/2021_Tesis_Andres_Leonardo_Carrillo_Pe%c3%b1a.pdfc132e2024639c7dbb75ae7d143a3bffcMD51open access2021_Licencia_Andres_Leonardo_Carrillo_Peña.pdf2021_Licencia_Andres_Leonardo_Carrillo_Peña.pdfLicenciaapplication/pdf419437https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/2/2021_Licencia_Andres_Leonardo_Carrillo_Pe%c3%b1a.pdf20587f0f679c28c281ab580f92a68b86MD52metadata only accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53open accessTHUMBNAIL2021_Tesis_Andres_Leonardo_Carrillo_Peña.pdf.jpg2021_Tesis_Andres_Leonardo_Carrillo_Peña.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5967https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/4/2021_Tesis_Andres_Leonardo_Carrillo_Pe%c3%b1a.pdf.jpgbdad0039bc2ca236f6027effea88e234MD54open access2021_Licencia_Andres_Leonardo_Carrillo_Peña.pdf.jpg2021_Licencia_Andres_Leonardo_Carrillo_Peña.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10358https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/12768/5/2021_Licencia_Andres_Leonardo_Carrillo_Pe%c3%b1a.pdf.jpgfffe06c7e4a33d05a36bdbf425167c55MD55open access20.500.12749/12768oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/127682023-11-23 00:40:21.826open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.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 |